农业资源与环境学报杂志

农业资源与环境学报杂志2020年第2期

• 我国农村固体废弃物资源化研究进展

  闵超,安达,王月,徐海红,王刘华,康明,王劢博

  农村固体废弃物污染问题严重制约着我国美丽乡村的建设与农业的可持续发展，资源化是农村固体废弃物处理处置的必然趋势。本文在明确农村固体废弃物含义及资源化意义的基础上，系统梳理了我国农村固体废弃物的种类、特点和现状，对还田改土、厌氧消化、好氧堆肥、焚烧发电的优势及应用现状进行了总结，分析了目前农村固体废弃物资源化面临的技术难题、政策问题及挑战，并提出了农村固体废弃物资源化工作开展的相关建议。

• 喀斯特地区贫困乡村景观格局及生态风险分析

  韩会庆,李金艳,陈思盈,马淑亮,张新鼎,任月倩

  为揭示喀斯特不同地貌乡村景观格局及生态风险的差异，以贵州省石门乡（喀斯特中山）、宗地镇（峰丛洼地）、周覃镇（低山丘陵）、掌布镇（峰丛峡谷）4种典型喀斯特地貌的贫困乡村为例，利用ArcGIS 10.1、Fragstats 4.2软件对乡村景观格局进行分析，并定量评价景观生态风险。结果表明，不同地貌乡镇的各斑块面积占比（PLAND）、斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、斑块形状指数（LSI）存在较大差异。掌布镇景观水平上指标特征与石门乡相反，而宗地镇和周覃镇景观水平上指标特征介于掌布镇和石门乡之间。周覃镇与掌布镇景观生态风险低于石门乡以及宗地镇。石门乡中北部景观生态风险高于东部和西南部，与中北部以未利用地和建设用地景观为主、东部和西南部以灌草丛和林地景观为主有关。宗地镇中部比重较大的未利用地使其景观生态风险较高，而东部和西部比重较大的灌草丛使其景观生态风险较低。除西部地区外，周覃镇大部分地区耕地、林地和灌草丛的连片分布使得景观生态风险较低。中北部占主导地位的林地以及南部各地类的镶嵌分布，使掌布镇中北部景观生态风险明显低于南部。研究结果可为喀斯特地区乡村土地利用调控及生态风险管理提供科学依据。

• 采煤塌陷区景观格局演变的驱动力分析

  常小燕,李新举,刁海亭

  为探究采煤塌陷区景观格局演变的驱动机制，以山东省微山县地面塌陷较严重的11个乡镇作为研究区，基于遥感影像解译结果，分析研究区2000-2016年土地利用变化特征，在此基础上，选取自然、社会经济等多个驱动因子，运用CLUE-S模型及二元Logistic逐步回归模型，进行研究区各土地利用类型与驱动因子间的相互关系及驱动机制研究。结果表明：耕地在整个研究期呈减少、增加、减少的趋势，城乡建设用地、塌陷积水区2000-2005年面积增幅最大；距居民点的距离是影响耕地、城乡建设用地及水域变化的最主要驱动因子，距工矿的距离是影响塌陷积水区变化的最主要驱动因子。研究结果可为当地政府制定科学合理的土地整治、保护等相关政策提供理论依据。

• 辽河三角洲稻区两种合理氮肥推荐阈值的方法研究

  李波,宫亮,曲航,金丹丹,孙文涛

  为研究辽河三角洲单季稻区合理氮肥投入阈值，于2012、2014、2016、2018年依托长期田间定位试验，借助不同的分析方法，即产量-效应曲线法和土壤氮素平衡法，研究不同施氮水平（纯氮0~420 kg·hm-2）对水稻产量、氮肥利用率以及土壤氮素平衡的影响。结果表明：采用产量-效应曲线法得出辽河三角洲地区的理论施氮量为217 kg·hm-2，采用土壤氮素平衡方法得出的理论施氮范围为221~235 kg·hm-2。当施氮量为210~260 kg·hm-2时，水稻产量（10 071~10 227 kg·hm-2）及氮肥利用率（36%~43%）均较高，施氮量超过260 kg·hm-2时，水稻氮肥利用率显著降低。综合考虑水稻产量、氮肥利用率以及土壤氮素平衡三个指标，目标产量超过10 000 kg·hm-2时，辽河三角洲地区氮肥施用推荐阈值为217~235 kg·hm-2。本研究得到的推荐氮肥用量比当地农民常规用量（270~300 kg·hm-2）降低了13%~28%，有效减少了氮素在土壤中的盈余与淋失风险，为该地区水稻减氮高产栽培提出了切实可依的理论依据。

• 典型乌龙茶产区氮素平衡状况及减排潜力研究

  穆聪,陈晓辉,林伟杰,胡浩南,吴良泉

  为探讨典型乌龙茶产区氮素平衡状况及温室气体减排潜力，基于2015-2017年在福建省安溪县和武夷山市茶园开展的355户农户调研数据和207个土壤数据，采用Boundary line方法，分析了典型乌龙茶产区的氮肥施用特征、氮素平衡状况以及温室气体减排潜力。结果表明：安溪县茶园平均氮肥投入量509.4 kg·hm-2，主要来源于复合肥和尿素，全年氮盈余量479.1 kg·hm-2；武夷山市茶园平均氮肥投入量218.1 kg·hm-2，主要来源于复合肥，全年氮盈余量189.8 kg·hm-2；氮素投入与氮养分盈余量之间具有极显著的正相关关系；随着氮素盈余量的增加，土壤全氮含量也随之增加，并且安溪茶园的土壤全氮含量比武夷山茶园更高；基于Boundary line方法，安溪县和武夷山市茶园的氮肥优化用量分别为411.3 kg·hm-2和157.7 kg·hm-2；通过优化氮肥投入和管理水平可分别实现安溪县和武夷山市茶园温室气体减排62.0%和68.0%。在安溪县和武夷山市乌龙茶产区中，氮肥施用严重过量，导致氮素盈余量和温室气体排放量较高，应通过优化氮肥用量达到减少氮素过量盈余和降低茶园温室气体排放的目的。

• 麦秸还田下翻耕和不同水肥管理措施对稻田理化性质及水稻产量的影响

  赵亚慧,王宁,查显宝,冯长云,于建光,焦加国,肖新

  稻麦轮作系统中，还田麦秸腐解产生的毒害物质会对水稻产生不利影响。为有效减缓秸秆还田带来的负面影响，筛选适宜的耕作和水肥管理措施，通过设置翻耕（FS+PT）、泡田换水（FS+WR，2 d泡田后换水施肥）、延长泡田时间（FS+IP，施肥后泡田7d）、延长泡田时间并推迟施肥（FS+IP+FP，泡田7 d后再施肥）处理的田间小区试验，同时设置不施秸秆和化肥（CK）、单施化肥（F）、单施秸秆（S）以及施秸秆和化肥（FS）处理，比较在施用秸秆和化肥的基础上，翻耕和不同水肥管理措施对稻田理化性质及水稻产量的影响。结果表明：延长泡田时间的两个处理（FS+IP和FS+IP+FP）能有效降低稻田田面水酚酸含量；秸秆还田配合不同水肥管理措施处理稻田田面水氮磷含量明显低于F处理；合理的施用秸秆能有效促进水稻生长发育，特别是FS+PT处理，其水稻有效穗数比秸秆还田FS处理提高19.9%，其次为FS+WR处理，比FS处理提高15.2%。研究表明，翻耕、泡田换水、延长泡田时间等水肥管理措施均能有效减缓麦秸还田对水稻生长带来的负面效应，进而促进植物养分吸收及增加作物产量；考虑环境风险等综合效应，在麦秸还田时采用翻耕和延长泡田时间是较好的稻田田间管理措施。

• 富碳沼液施用对水稻分蘖期生长的影响

  冉毅,吴延萍,徐朗,梁飞虹,晏水平

  为探究施用富碳沼液对水稻生长的影响，以氮素含量为施肥指标，分别以原沼液（BS）、富碳原沼液（CO2-BS）、5倍浓缩沼液（5CBS）和富碳5倍浓缩沼液（CO2-5CBS）为肥料施用于水稻，对水稻的矿质元素吸收利用情况及生长状况进行研究，并与复合肥施用进行对比。结果表明，从生理学指标来看，与复合肥处理的水稻相比，施用BS、CO2-BS、5CBS和CO2-5CBS后的水稻根系活力提升了93%~437%，对P元素的吸收分别降低了22.42%、20.25%、42.75%和41.06%，但CO2-BS组和CO2-5CBS组对K元素的吸收量分别提高了9.95%和2.58%，而CO2-5CBS组则对Ca元素吸收量提升了45.23%。从农艺性状角度来看，施用了BS和CO2-BS后水稻的生长量比复合肥组分别提高了9.67%和25.25%，且施用CO2-BS的水稻外观长势最好。从营养性状指标来看，施用沼液后水稻的可溶性糖含量比复合肥施用组提升14.45%~23.07%。研究表明，施用富碳沼液可促进水稻对矿质元素的吸收，提高水稻的物质同化能力，建议沼液施用前先进行富碳处理，并配合化学磷肥共同施用。

• 腐植酸钾与磷肥施用方式对土壤磷素移动性的影响

  王敏,刘石磊,张帅,张强,慕康国,陈清

  为探明腐植酸与磷肥施用方式对土壤磷素移动性和淋失量的影响，通过室内土柱淋溶试验，分别设计了不施肥（CK）、基施腐植酸钾追施/不追施磷肥（HA-P、HA）、基施磷肥追施/不追施腐植酸钾（P-HA、P）和磷肥腐植酸钾共同基施（P+HA）共6个处理，来探讨将腐植酸水溶性肥料中的主要原料腐植酸钾与磷肥按照不同施用方式施入土壤后对土壤磷素剖面迁移能力和淋出的影响。结果表明：在相同的灌溉条件下，HA-P处理显著增加了土壤磷素的淋出，分别比P-HA、P和P+HA 3个处理的磷素淋出总量高244.08%、78.51%和35.34%，而P-HA则显著降低了土壤磷素的淋出量；P+HA和P-HA处理土壤剖面的速效磷和全磷含量均随土层深度的增加而显著增加，与P处理结果相似，而HA-P处理剖面各层土壤的速效磷和全磷含量差异较小；HA处理会使土壤磷素淋出略有增加。研究表明，腐植酸钾与磷肥等量输入时，以腐植酸钾为基肥、磷溶液进行追肥的施用方式对土壤磷素移动的促进作用最大，有较高的淋失风险，而基施磷肥、追施腐植酸钾则可以显著控制土壤剖面磷素移动，降低土壤磷素的淋出量。

• 施锌对不同品种小麦锌吸收分配的影响

  李广鑫,赵鹏,睢福庆,刘红恩,高巍,秦世玉,李畅

  为明确土壤施锌对不同品种小麦的生长发育以及养分吸收的影响，选用河南省广泛种植的10个冬小麦品种，采用盆栽试验，设置0 mg·kg-1（Zn0）、10 mg·kg-1（Zn10）、20 mg·kg-1（Zn20）、30 mg·kg-1（Zn30）4个施锌水平，研究不同施锌量对冬小麦生长发育和锌吸收利用的影响。结果表明：在北方石灰性潮土增施锌肥能够显著提高小麦籽粒锌含量，但产量构成要素、干质量及锌效率等对施锌的响应因品种而异。施锌显著增加了供试小麦整株锌含量和累积量，且在Zn20水平下增幅最大，较Zn0处理分别提高了41.4%~85.1%和19.9%~110.1%。"郑麦379""百农207""郑麦0856""周麦22"的籽粒锌含量随锌浓度增加而增加，在Zn30达到最高，较Zn0提高了43.5%、65.1%、68.2%、55.8%；"郑麦366"和"周麦27"的籽粒锌含量在锌肥10~30 mg·kg-1时无显著差异，较Zn0处理增加了40.6%~62.3%；而其他品种小麦的籽粒锌含量在Zn20处理最高，较Zn0处理增加55.7%~92.2%。施锌后不同小麦各部位的锌累积量分配比例有明显差异，籽粒、颖壳、茎秆、根部的锌累积量占比范围分别为17.4%~49.9%、6.3%~16.0%、21.5%~46.1%、12.9%~28.7%。研究表明，"郑麦379"和"矮抗58"可作为锌高效品种；土施锌肥10~20 mg·kg-1可以有效提高籽粒锌含量，改善小麦锌营养品质。

• 不同时期叶面喷硒对冬枣含硒量与品质的影响

  王清华,井大炜,杜振宇,马海林,马丙尧,刘方春,王静

  为了筛选冬枣（Zizyphus jujuba Mill.var.Dongzao）的最佳施硒方案，通过在展叶期、幼果期、果实膨大期、白熟期分别进行一次性叶面喷施亚硒酸钠溶液（含硒量为45 mg·L-1，施硒量为27 mg·株-1），研究不同时期施硒对冬枣叶片和果实的硒含量、硒有机化程度以及果实品质的影响。结果表明：在果实膨大期或白熟期叶面喷施硒溶液后，叶片和果实的总硒含量均得到显著提高，其中果实膨大期喷硒使总硒和有机硒含量增幅最大，冬枣果实含硒量由25 μg·kg-1提高到76 μg·kg-1。不同时期叶面喷硒对冬枣果实品质的作用效果不尽相同，果实膨大期施硒对冬枣品质的改善效果最佳，此时冬枣果实中的可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、总黄酮含量和糖酸比均达到最高值，分别较对照显著提高了13.30%、17.17%、16.33%、29.17%和28.89%。综合研究结果表明，生产富硒冬枣以在果实膨大期一次叶面喷硒的效果最佳。

• 贝壳粉对农田土壤镉污染钝化修复效应

  纪艺凝,徐应明,王农,孙约兵

  通过静态培养试验和盆栽试验，研究了贝壳粉对Cd污染农田土壤的修复效应及其对土壤质量的影响。结果表明：静态培养试验中，随贝壳粉施加量的增加，土壤pH上升，而土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量则降低。贝壳粉对土壤中TCLP-Cd的钝化率最高达64.13%，各处理较对照差异显著（P0.05），油菜地上部Cd含量较对照下降了3.13%~26.71%，地下部Cd含量较对照下降了12.22%~31.49%。当贝壳粉投加量达到1%时，油菜可食部分Cd含量符合国家食品中污染物限量标准（GB 2762-2017）。施用贝壳粉钝化修复Cd污染土壤切实可行，可进一步开展大田试验验证效果。

• 纳米Fe3O4负载酸改性炭对水体中Pb2+、Cd2+的吸附

  李静,邵孝候,林锴,毛欣宇,秦恒基

  为探讨纳米Fe3O4负载联合硝酸改性椰壳炭对Pb2+、Cd2+单一及复合溶液的吸附特性，通过静态吸附实验，针对吸附剂的表面特性、投加量、溶液初始pH、吸附时间、重金属初始浓度等影响因素进行了探讨，应用等温吸附模型及吸附动力学模型对吸附特性进行了研究。结果表明，纳米Fe3O4负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03 m2·g-1，表面含氧官能团如O-H、C=O、C-O-C增加，芳香性增强，等电点提高至5.68。从经济效率角度考虑5 g·L-1为合理吸附剂用量，pH为5.0时，吸附效果最好，吸附在4 h达到平衡。准二级动力学模型对吸附的拟合度更高，吸附主要是化学吸附，吸附由快速外扩散和颗粒内扩散共同作用，Pb2+、Cd2+的吸附分别更符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。纳米Fe3O4负载酸改性椰壳炭对Pb2+、Cd2+的最大吸附量（Qm）分别达42.54 mg·g-1和25.79 mg·g-1，为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍，复合溶液中Pb2+、Cd2+的Qm分别为单一溶液的65.16%和54.21%，这揭示了离子共存条件下的吸附竞争现象。研究表明，纳米Fe3O4负载联合硝酸改性提高了椰壳炭对Pb2+、Cd2+的吸附能力，且Pb2+的吸附性能及吸附竞争性优于Cd2+。

• 白果壳遗态HAP/C复合材料对水中氨氮的吸附

  阎起明,朱宗强,黄献宁,朱义年,刘杰,何豪

  为综合利用农林废弃物，以白果壳为植物模板、羟基磷灰石（HAP）为改性材料，制备了白果壳遗态HAP/C复合材料（PBGC-HAP/C-G），并通过X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和扫描电镜（SEM）等对其进行了表征，同时研究了溶液pH、初始浓度、吸附剂投加量等对其去除水中氨氮的影响。结果表明，PBGC-HAP/C-G是一种大孔材料，孔径主要介于35~200 μm之间。在溶液pH=5时，吸附效果最佳；吸附剂投加量的增加有利于氨氮的去除；粒径大小不是影响吸附效果的主要因素。准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型能很好地描述该吸附过程，吸附过程以化学吸附为主。在氨氮初始浓度为20、50、100 mg·L-1时，拟合计算得到的理论平衡吸附量分别为0.45、1.10、2.15 mg·g-1，与实验测定值0.46、1.15、2.18 mg·g-1相近，可见PBGC-HAP/C-G可用作去除氨氮的吸附剂。

• 基于多元统计分析的汉丰湖水质评估及原因解析

  乔哲,何丙辉,李天阳,王德宝

  为明确三峡库区最大的库中湖——汉丰湖水质的时空变化特征及其主要影响因素，在汉丰湖来水区、湖区、出水区设置14个采样点，于2015年每月下旬在各点位采集水样并分析主要水质指标，综合运用多种统计评价方法，解析汉丰湖水质的时空变化特征及主导因素。结果表明，汉丰湖水质空间变化可聚类为4个区域：南河来水区（区域1）、东河来水区（区域2）、汉丰湖上游（区域3）和汉丰湖中下游（区域4），其月份变化可聚类为2个时段：蓄水期（1-2月及9-12月）和泄水期（3-8月）。营养状态指数分析显示区域4中的调节坝（HF5）及调节坝下（XJ1）水质呈中营养状态，而其余点位及区域水质均为轻度富营养，各月份水质表现为1月、12月为中营养，10月为中度富营养，其他月份均为轻度富营养。汉丰湖水体中总氮（TN）、铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）、总磷（TP）、可溶性磷（DP）、正磷酸盐（PO43--P）、高锰酸盐指数（CODMn）浓度均表现为自上游向下游降低趋势。主成分分析揭示流域水土流失是汉丰湖水质恶化的主要诱因，而三峡库区水位调控也对湖区水质产生重要影响。

• 一株异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其对养殖废水中氮的去除特性

  陈猛,李安章,张明霞,朱红惠

  为了获得养殖废水中高效脱氮的菌株，采用富集培养分离的方法，从猪粪水自然曝气池污水中筛得一株具有较好脱氮功能的异养硝化-好氧反硝化菌株ZF2-3，经形态学和生理生化鉴定、16S rRNA基因序列分析、系统发育树构建和特征性扩增片段分析，鉴定其为Bacillus subtilis。在分别以硫酸铵和硝酸钠为唯一氮源的人工废水培养基中，菌株ZF2-3对氨氮和硝态氮的去除率分别为85.7%和87.2%，且不积累中间产物。优化条件后发现，菌株ZF2-3脱除氨氮最适碳源是蔗糖，最适碳氮比为15。将菌株ZF2-3应用于养殖废水脱氮，发现无论在氨氮浓度相对较低的水产养殖废水还是氨氮浓度较高的猪粪废水中，菌株ZF2-3均有较好的处理效果，使水体氨氮、总氮浓度分别降低37.7%、67.4%和34.6%、30.4%，且无中间产物累积。研究表明，菌株ZF2-3对养殖废水脱氮具有良好的应用潜力。

• 重金属Pb胁迫下内生真菌侵染对德兰臭草种子萌发及生长的影响

  李柯,施宠,王文全,李阳

  为探讨内生真菌侵染对Pb胁迫下植株生长生理及植株内Pb含量的影响，以德兰臭草染菌（Endophyte infected，E+）与不染菌（Endophyte free，E-）的种子为实验材料，设置不同浓度的Pb溶液对德兰臭草种子进行胁迫萌发试验，研究重金属Pb胁迫下内生真菌侵染对宿主种子萌发及生长的影响。结果表明：5 mg·L-1的Pb溶液能促进种子萌发，显著增加幼苗根长和干质量、鲜质量（P<0.05）。随着胁迫浓度的增加，Pb对德兰臭草种子的萌发、生长指标抑制程度逐渐加大。内生真菌侵染能够缓解相同浓度下Pb胁迫对宿主的抑制程度，尤其当Pb胁迫浓度大于800 mg·L-1，E+种子的萌发率和发芽势均显著高于E-种子（P<0.05）。同时，内生真菌侵染降低了德兰臭草幼苗中Pb含量，在大于800 mg·L-1的高浓度胁迫下，E+幼苗与E-幼苗Pb含量差异显著（P<0.05）。研究表明，内生真菌的侵染有效缓解了Pb对德兰臭草种子萌发和生长的毒害作用，证实了共生微生物能增强宿主德兰臭草对重金属Pb的耐受性。

• 鸡粪中雌激素的检测及微生物降解

  郭立泉,崔鹏程,张春玉,徐淼

  为检测鸡饲料和鸡粪中雌激素，优化其微生物降解条件，应用高效液相色谱（HPLC）法检测蛋鸡饲料和鸡粪中的雌激素，利用11种高效降解雌激素的单一菌株和等体积混合得到的菌群开展雌激素的降解实验。结果表明：只有蛋鸡鸡粪中含有雌二醇（E2），含量为230 ng·g-1。微生物菌群的降解率高于单一菌株，在27℃下，10 d内能够降解76%的E2。研究表明，蛋鸡鸡粪中有雌激素存在，微生物菌群对雌激素的降解率高于单一菌株。

• 贵州铜仁典型锰矿区土壤及蔬菜重金属污染特征及健康风险评价

  蒋宗宏,陆凤,马先杰,陈兰兰,陈淼

  为了解锰矿区土壤和蔬菜重金属的污染特征，评价其健康风险，以贵州铜仁杨立掌、白岩溪、盆架山与鹏程典型锰矿区土壤和蔬菜为研究对象，按离矿区不同距离采集2.0 km范围内的土壤和蔬菜，分析测试土壤、蔬菜（辣椒、白菜、南瓜、茄子、豇豆）样品中重金属组成及含量，采用单因子污染指数法和综合污染指数法对土壤重金属污染进行评价，以健康风险评估模型对人群长期食用矿区附近蔬菜可能产生的健康风险进行评价。结果显示，矿区土壤Mn、Hg平均含量分别为贵州省土壤背景值的2.56、1.55倍，Cd平均含量为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）中限值的2.20倍。综合污染指数分析表明：盆架山矿区为重度污染，杨立掌矿区为中度污染，白岩溪与鹏程矿区为轻度污染。蔬菜重金属健康风险评价结果表明：致癌风险（RT）平均值为4.31×10-6 a-1，尚可接受；非致癌风险（HIT）为4.21×10-9 a-1，人体健康风险甚微。研究表明，锰矿区土壤已受到不同程度的重金属污染，蔬菜的食用风险尚在可接受范围内。